Ökostrom aus dem Untergrund der Städte

Ökostrom aus dem Untergrund der Städte

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Teaserbild-Quelle: Im Bild: Seoul
Unter grossen Städten schlummert ein enormes Energiepotenzial. Und zwar im durch die dichte Besiedlung erwärmten Grundwasser. Zu diesem Schluss kommen Forscher der ETH Zürich und des Karlsruher Insituts für Technologie.
 
A. Omer Karamollaoglu / flickr CC
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Im Bild: Seoul
Megastädte bergen ein groses Energiepotenzial.
 
Wegen dichter Besiedlung, Flächenversiegelung, Industrie, Verkehr und fehlender Vegetation liegen die Temperaturen in Grossstädten deutlich über denjenigen im ländlichen Umland. Dies wiederum führt in urbanen Gebieten nicht nur zu einem Mikroklima mit erhöhten Temperaturen in der Atmosphäre, sondern auch im Untergrund. Dieser Umstand beeinflusst auch die Grundwassertemperatur in urbanen Ballungsräumen: In den vergangenen Jahrzehnten ist diese deutlich angestiegen. Philip Blum vom KIT erklärt: „In Karlsruhe betrug die durchschnittliche Wärmestromdichte in die oberflächennahen Grundwasserschichten im Jahr 1977 noch 759 Milliwatt pro Quadratmeter. Im Jahr 2011 waren es bereits 828 Milliwatt pro Quadratmeter.“. Diese Wärmemenge entspreche einem Petajoule pro Jahr, somit könne man mindestens 18’000 Haushalte in Karlsruhe nachhaltig mit Wärme versorgen.
 
Woher die Wärme im Untergrund von Städten genau kommt, hat Philipp Blum gemeinsam mit Dr. Peter Bayer von der ETH Zürich sowie Kathrin Menberg und Axel Schaffitel vom KIT untersucht. Mit einem eigens dafür entwickelten analytischen Wärmestrommodell gingen sie den mögliche Faktoren wie Anstieg der Oberflächentemperaturen von versiegelten Flächen, Wärmeabgabe von Gebäuden, Abwasserkanälen und unterirdischen Fernwärmenetzen sowie der Einleitung von Kühlwässern auf den Grund. Als Beispiel diente Karlsruhe: Indem sie die vom Menschen verursachten Wärmeströme in den Untergrund der Stadt modellierten, ermittelten sie langfristige Trends der Wärmestromprozesse. Dabei zeigte sich, dass vor allem die erhöhten Oberflächentemperaturen und die Wärmeabgabe von Gebäuden für den Wärmeanstieg im Untergrund verantwortlich sind.
 
Laut den Wissenschaftlern liesse sich die Energie aus oberflächennahen Grundwasserschichten etwa mittels Erdwärme- und Grundwasserwärmepumpen winters zum Heizen und sommers zum Kühlen vewenden. Würde dieses geothermische Potenzial genutzt, könnte damit nicht nur ein Teil des wachsenden Energiebedarfs gedeckt sondern auch die Emission von Treibhausgasen reduziert werden, was wiederum der Erwärmung der Städte entgegenwirken. (mai/pd)